CN110129605A - 一种金属基石墨烯复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属基石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：S1、制备氧化石墨烯粉体。S2、向氧化石墨烯粉体中加入金属粉末后一起放入球磨罐中，然后将球磨罐送入旋转式高温能量球磨机中。S3、将旋转式高温能量球磨机升温至金属粉末的熔点以下300℃以内，并保温5～8h。S4、将步骤S3保温结束后得到的物料进行压制成型，然后进行烧结得到金属基石墨烯复合材料。本发明中的制备方法通过石墨烯和金属基体进行球磨的同时，外部施加高温场，借助于旋转式高温能量球磨机，在整个高温场和机械力的作用下，大大增加材料的润湿性和分散性，进而提高了大大提高了材料的强度和导电率，且制备方法简单，适合大规模生产。

Description

一种金属基石墨烯复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于金属基复合材料技术领域，具体涉及一种金属基石墨烯复合材料的制备方法。
背景技术
金属基复合材料相对于传统基体合金具有高的比强度、比模量和优良的高温力学性能、低的热膨胀系数、优良的耐磨性，在航空、航天、汽车、电子和交通运输工业具有十分广阔的应用前景。按照增强体的不同,金属基复合材料可分为纤维增强金属基复合材料、颗粒增强金属基复合材料和晶须增强金属基复合材料。石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，但同时其密度仅为钢的1/5，有望成为金属基复合材料最佳的增强体。
然而，由于石墨烯大的比表面积(2600m2/g)，单位质量轻，使其相对于碳纤维、碳化硅等传统金属基复合材料增强体而言，更难与金属基体形成良好复合。现有技术中虽然也有很多对石墨烯与金属基体进行复合的方法，但是大部分温度过高易导致石墨烯与金属机体发生反应生成化合物，其余方法即便能够控制不生成化合物，最终得到的复合材料的强度和导电率也不太理想。其中最主要的问题是石墨烯与金属基体之间的润湿性和分散性问题，是制备金属基基石墨烯复合材料的关键技术难题。
因此，如何提高石墨烯与金属基体之间的润湿性和分散性成为目前亟需解决的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供一种金属基石墨烯复合材料的制备方法，旨在解决现有技术中存在的石墨烯与金属基体之间的润湿性和分散性较差，石墨烯与金属基体容易反应生成化合物，导致石墨烯无法与金属基体形成良好的符合，造成复合材料的强度和导电率较差的技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种金属基石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备氧化石墨烯粉体；S2、向氧化石墨烯粉体中加入金属粉末后一起放入球磨罐中，并向球磨罐中装入研磨球，然后将球磨罐送入旋转式高温能量球磨机中，并对旋转式高温能量球磨机进行抽真空后采用不与金属粉末反应的惰性气体保护；S3、将旋转式高温能量球磨机升温至金属粉末的熔点以下300℃以内，并保温5～8h；S4、将步骤S3保温结束后得到的物料进行压制成型，然后在不与金属粉末反应的惰性气体氛围保护下进行烧结，得到金属基石墨烯复合材料。
根据本发明，在步骤S2中，金属粉末为铜粉、铝粉或者镁粉中的一种。
根据本发明，在步骤S2中，氧化石墨烯粉体的质量占氧化石墨烯粉体和金属粉末的总质量的百分比为0.5～2wt％。
根据本发明，在步骤S2中，研磨球分为大球、中球和小球三种类型，且大球、中球和小球的直径分别为12～16mm、10～14mm、6～10mm，大球、中球、小球与球磨罐中所加入的总物料的质量比为4～8：6～10：6～10：1。
根据本发明，在步骤S3中，旋转式高温能量球磨机的转速为40～50r/min。
根据本发明，在步骤S4中，压制成型时的压制压力为40～60Mpa，烧结温度为金属粉末的熔点以下100℃以内，烧结时间为6～12h。
根据本发明，步骤S1中包括如下子步骤：S11、将浓硫酸和浓磷酸进行混合，得到混合酸溶液；S12、向混合酸溶液中加入石墨，混合后得到混合物料；S13、向混合物料中加入高锰酸钾，并加热搅拌，得到预混石墨溶液；S14、在预混石墨溶液中加入双氧水，并继续加热搅拌，然后冷却至室温，得到预氧化石墨溶液；S15、对预氧化石墨溶液进行加水稀释并离心洗涤至中性，再经超声处理后得到氧化石墨烯悬浮液；S16、对步骤S5中得到的氧化石墨烯悬浮液进行离心分离，并对得到的沉淀物进行真空干燥和研磨，得到氧化石墨烯粉体。
根据本发明，在步骤S11中，浓硫酸与浓磷酸按照体积比为5～10:1进行混合；在步骤S12中，混合酸溶液与石墨按照液固比为200ml:1～2g进行混合。
根据本发明，在步骤S13中，高锰酸钾与步骤S2中加入的石墨的质量之比为5～10:1，加热温度为40～70℃，加热时间为5～10h；在步骤S14中，在步骤S13的加热搅拌条件下向步骤S3中的溶液中加入双氧水后，直至溶液的颜色最终变成亮黄色且不再产生气泡为止，并继续维持体系温度在40～70℃，并搅拌2～4h。
根据本发明，在步骤S15中，超声处理的功率为500～800W，真空干燥的温度为70～90℃。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明中通过石墨烯和金属基体进行球磨的同时，外部施加高温场，借助于旋转式高温能量球磨机，在整个高温场和机械力的作用下，通过研磨球与还原石墨烯粉体和金属粉末之间的相互撞击作用，就能够改变材料晶粒之间的界面能，进而大大增加材料的润湿性。同时由于整个旋转式高温能量球磨机的工作过程中，一直处于旋转状态，使得材料处于流动状态，进而大大增强了材料的分散性。而润湿性和分散性的增强使得金属基体与石墨烯能够良好的复合，在宏观上的体现为材料的强度和导电率的增加。此外，由于温度比金属粉末的熔点低，石墨烯与金属粉末在此过程中也几乎不会发生反应。
附图说明
图1为如下实施例中提供的金属基石墨烯复合材料的制备方法流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
结合图1所示，本申请提供一种金属基石墨烯复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、制备氧化石墨烯粉体。
具体而言，步骤S1可以采用下述的方法来制备氧化石墨烯粉体，具体包括如下子步骤：
S11、将浓硫酸和浓磷酸按照体积比为5～10:1进行混合，得到混合酸溶液。其中，一般采用质量分数为98％的浓硫酸以及质量分数为85％的浓硫酸。
S12、向混合酸溶液中加入石墨，且混合酸溶液与石墨按照液固比为200ml:1～2g进行混合，混合后得到混合物料。石墨一般可以采用鳞片状石墨，也可以根据实际需要采用其他的形状，本申请对比不进行限定。
S13、向混合物料中加入高锰酸钾，高锰酸钾与步骤S2中加入的石墨的质量之比为5～10:1，并加热搅拌，加热温度为40～70℃，加热时间为5～10h，得到预混石墨溶液。
S14、在预混石墨溶液中加入双氧水，直至溶液的颜色由黑色变成略带紫色最终变成亮黄色且不再产生气泡为止，并继续维持体系温度在40～70℃，并搅拌2～4h后冷却至室温，得到预氧化石墨溶液。
S15、对预氧化石墨溶液进行加水稀释并离心洗涤至中性，pH为6～7即可，再在500～800W的功率下经超声处理后得到氧化石墨烯悬浮液。
S16、对步骤S5中得到的氧化石墨烯悬浮液进行离心分离，并对得到的沉淀物在70～90℃进行真空干燥和研磨，得到氧化石墨烯粉体。
其中，上述S11-S16中各个参数的选择不同对最终得到的氧化石墨烯粉体的氧化程度和分散程度均会有不同程度的影响，而氧化程度和分散程度的不同对后续采用高温球磨和烧结后得到的复合材料的润湿性和分散性以及材料的强度和导电率均会造成不同程度的影响。
研究表明，按照上述的步骤S11-S16并按照上述的各个参数进行制备时，最终得到的氧化石墨烯粉体的氧化程度和分散程度最佳，这样更有利于后续步骤的进行，对提升材料的润湿性和分散性均有很大帮助。当然，在实际应用时，氧化石墨烯粉体也可以采用任由一种现有的其他方法进行制得，也可以直接由商业购买得到，本实施例中仅为举例说明。
另外，本申请中在步骤S1中仅制得氧化石墨烯粉体，这样在后续的步骤S3的温度下会在被还原得到还原氧化石墨烯粉体，能够更加节约能源，节省成本，更适合工业化生产。
S2、向氧化石墨烯粉体中加入金属粉末后一起放入球磨罐中，并向球磨罐中装入研磨球，然后将球磨罐送入旋转式高温能量球磨机中，并对旋转式高温能量球磨机进行抽真空后采用不与金属粉末反应的惰性气体保护，以避免金属粉末被氧化。
其中，金属粉末为铜粉、铝粉或者镁粉中的一种。氧化石墨烯粉体的质量占氧化石墨烯粉体和金属粉末的总质量的百分比为0.5～2wt％。对于球磨罐和研磨球并没有具体要求，可以根据需要进行选择，例如球磨罐采用带有石墨内衬的不锈钢罐，也可以采用刚玉球磨罐，研磨球可以采用渗碳后的不锈钢球，也可以采用刚玉球或者氧化锆球。
作为一个较佳的方案，为了能够使得氧化石墨烯粉体与金属粉末研磨更加均匀，增加相互之间的撞击力，使得晶粒之间的界面能更高，进而提高材料的润湿性和分散性，研磨球分为大球、中球和小球三种类型，且大球、中球和小球的直径分别为12～16mm、10～14mm、6～10mm，大球、中球、小球与球磨罐中所加入的总物料的质量比为4～8：6～10：6～10：1。其中，研磨球在选择渗碳后的不锈钢球时，大球、中球和小球的直径分别为14mm、12mm、7mm，大球、中球、小球与球磨罐中所加入的总物料的质量比为6：8：8：1时，对材料的润湿性和分散性的提升效果最佳。
而对于旋转式高温能量球磨机可以采用CN101003024A中的高温能量球磨机，也可以根据实际需要采用现有技术中其他类似性能的球磨机，具体结构为现有技术，在此不再赘述。
S3、将旋转式高温能量球磨机升温至金属粉末的熔点以下300℃以内，转速为40～50r/min，并保温5～8h。
举例来说，金属粉末采用铝粉时，由于铝粉的熔点为660℃，所以将旋转式高温能量球磨机升温至360～660℃之间就可以。
在整个保温过程中，对氧化石墨烯粉体与金属粉末进行球磨的同时还进行外部施加高温场，由于温度在金属粉末的熔点以下300℃内，氧化石墨烯粉体会先被还原成还原石墨烯粉体。在整个高温场和机械力的作用下，通过研磨球与还原石墨烯粉体和金属粉末之间的相互撞击作用，就能够改变材料晶粒之间的界面能，进而大大增加材料的润湿性。同时由于整个旋转式高温能量球磨机的工作过程中，一直处于旋转状态，使得材料处于流动状态，进而大大增强了材料的分散性。而润湿性和分散性的增强使得金属基体与石墨烯能够良好的复合，在宏观上的体现为材料的强度和导电率的增加。此外，由于温度比金属粉末的熔点低，石墨烯与金属粉末在此过程中也几乎不会发生反应。
需要说明的是，在步骤S3中加热温度以及加热时间较为重要，当小于范围的最小值时，效果不佳，得到的材料的润湿性改善不好。而大于范围的最大值时，又可能会造成金属粉末与石墨烯发生反应生产化合物。因此，加热温度和加热时间最好在上述范围内内进行取值。
S4、将步骤S3保温结束后得到的物料在40～60Mpa的压制压力下进行压制成型，然后在不与金属粉末反应的惰性气体氛围保护下进行烧结，烧结温度为金属粉末的熔点以下100℃以内，烧结时间为6～12h，得到金属基石墨烯复合材料。
其中，在步骤S4中，压制压力、烧结温度和烧结时间也较为重要，小于范围的最小值易造成得到的材料润湿性不佳，而若大于范围的最大值，很可能会造成两者反应生成化合物，因此，这三个条件最好在上述范围内进行取值。
以下结合具体实施例，说明本发明制备方法的特点和技术效果。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
S1、制备氧化石墨烯粉体，具体包括如下子步骤：
S11、配混酸200ml，浓硫酸(98％)：浓磷酸(85％)＝5：1，放入干净干燥的烧杯中，待用；称取5g高锰酸钾，待用。
S12、取1g鳞片状石墨置于反复洗刷干净干燥的500ml大烧杯中，将上述混酸慢慢沿杯壁倒入盛有石墨的烧杯中，得到混合物料，待用。
S13、将上述混合物料置于已经预先加热到40℃的磁力搅拌油浴锅中，并开始慢慢加入高锰酸钾，反应5h，得到预混石墨溶液。
S14、在40℃加热搅拌情况下向预氧化石墨溶液中加入稀释之后的双氧水，直至溶液颜色由黑色变成略带紫色最后到亮黄色且不再产生气泡为止，继续维持体系温度在40℃，搅拌3小时后冷却至室温，得到预氧化石墨溶液。
S15、缓慢加水稀释，经多次离心洗涤至pH在6-7范围内，在500W功率下进行超声处理，得到氧化石墨烯悬浮液。
S16、对氧化石墨烯悬浮液再经离心获得沉淀物，并在70℃下真空干燥后研磨，得氧化石墨烯粉体。
S2、在铝粉中加入2wt％的氧化石墨烯，装入有石墨内衬的不锈钢罐中，并装入渗碳后的不锈钢球，其中大中小球直径分别为14mm、12mm和8mm，大中小球及物料料比为6:8:8:1。装罐后送入旋转式高温能量球磨机，抽真空后氩气保护。
S3、将旋转式高温能量球磨机的温度升至600℃，转速为40r/min，球磨6h。
S4、球磨后将物料压制为圆柱，压力为40MPa，然后在650℃氩气气氛下烧结12h后得到铝基石墨烯复合材料。
对得到的铝基石墨烯复合材料的性能进行测试，铝基石墨烯复合材料的抗拉强度为262.52MPa，导电率为43％IACS。
实施例2
S1、制备氧化石墨烯粉体，具体包括如下子步骤：
S11、配混酸200ml，浓硫酸(98％)：浓磷酸(85％)＝9：1，放入干净干燥的烧杯中，待用；称取10g高锰酸钾，待用。
S12、取1g鳞片状石墨置于反复洗刷干净干燥的500ml大烧杯中，将上述混酸慢慢沿杯壁倒入盛有石墨的烧杯中，得到混合物料，待用。
S13、将上述混合物料置于已经预先加热到70℃的磁力搅拌油浴锅中，并开始慢慢加入高锰酸钾，反应10h，得到预混石墨溶液。
S14、在70℃加热搅拌情况下向预氧化石墨溶液中加入稀释之后的双氧水，直至溶液颜色由黑色变成略带紫色最后到亮黄色且不再产生气泡为止，继续维持体系温度在70℃，搅拌3小时后冷却至室温，得到预氧化石墨溶液。
S15、缓慢加水稀释，经多次离心洗涤至pH在6-7范围内，在800W功率下进行超声处理，得到氧化石墨烯悬浮液。
S16、对氧化石墨烯悬浮液再经离心获得沉淀物，并在90℃下真空干燥后研磨，得氧化石墨烯粉体。
S2、在铜粉中加入2wt％的氧化石墨烯，装入有石墨内衬的不锈钢罐中，并装入渗碳后的不锈钢球，其中大中小球直径分别为14mm、12mm和8mm，大中小球及物料料比为6:8:8:1。装罐后送入旋转式高温能量球磨机，抽真空后氩气保护。
S3、将旋转式高温能量球磨机的温度升至800℃，转速为50r/min，球磨6h。
S4、球磨后将物料压制为圆柱，压力为60MPa，然后在800℃氩气气氛下烧结12h后得到铜基石墨烯复合材料。
对得到的铜基石墨烯复合材料的性能进行测试，铜基石墨烯复合材料的抗拉强度为340.41MPa，导电率为79％IACS。
实施例3
S1、制备氧化石墨烯粉体，具体包括如下子步骤：
S11、配混酸200ml，浓硫酸(98％)：浓磷酸(85％)＝8：1，放入干净干燥的烧杯中，待用；称取12g高锰酸钾，待用。
S12、取2g鳞片状石墨置于反复洗刷干净干燥的500ml大烧杯中，将上述混酸慢慢沿杯壁倒入盛有石墨的烧杯中，得到混合物料，待用。
S13、将上述混合物料置于已经预先加热到50℃的磁力搅拌油浴锅中，并开始慢慢加入高锰酸钾，反应5h，得到预混石墨溶液。
S14、在50℃加热搅拌情况下向预氧化石墨溶液中加入稀释之后的双氧水，直至溶液颜色由黑色变成略带紫色最后到亮黄色且不再产生气泡为止，继续维持体系温度在50℃，搅拌3小时后冷却至室温，得到预氧化石墨溶液。
S15、缓慢加水稀释，经多次离心洗涤至pH在6-7范围内，在800W功率下进行超声处理，得到氧化石墨烯悬浮液。
S16、对氧化石墨烯悬浮液再经离心获得沉淀物，并在80℃下真空干燥后研磨，得氧化石墨烯粉体。
S2、在镁粉中加入0.5wt％的氧化石墨烯，装入有石墨内衬的不锈钢罐中，并装入渗碳后的不锈钢球，其中大中小球直径分别为14mm、12mm和8mm，大中小球及物料料比为6:8:8:1。装罐后送入旋转式高温能量球磨机，抽真空后氩气保护。
S3、将旋转式高温能量球磨机的温度升至500℃，转速为50r/min，球磨6h。
S4、球磨后将物料压制为圆柱，压力为60MPa，然后在500℃氩气气氛下烧结12h后得到镁基石墨烯复合材料。
对得到的镁基石墨烯复合材料的性能进行测试，镁基石墨烯复合材料的抗拉强度为220.64MPa，导电率为27％IACS。
实施例4
S1、制备氧化石墨烯粉体，具体包括如下子步骤：
S11、配混酸200ml，浓硫酸(98％)：浓磷酸(85％)＝9：1，放入干净干燥的烧杯中，待用；称取10g高锰酸钾，待用。
S12、取1g鳞片状石墨置于反复洗刷干净干燥的500ml大烧杯中，将上述混酸慢慢沿杯壁倒入盛有石墨的烧杯中，得到混合物料，待用。
S13、将上述混合物料置于已经预先加热到60℃的磁力搅拌油浴锅中，并开始慢慢加入高锰酸钾，反应10h，得到预混石墨溶液。
S14、在60℃加热搅拌情况下向预氧化石墨溶液中加入稀释之后的双氧水，直至溶液颜色由黑色变成略带紫色最后到亮黄色且不再产生气泡为止，继续维持体系温度在60℃，搅拌3小时后冷却至室温，得到预氧化石墨溶液。
S15、缓慢加水稀释，经多次离心洗涤至pH在6-7范围内，在600W功率下进行超声处理，得到氧化石墨烯悬浮液。
S16、对氧化石墨烯悬浮液再经离心获得沉淀物，并在80℃下真空干燥后研磨，得氧化石墨烯粉体。
S2、在铝粉中加入1wt％的氧化石墨烯，装入有石墨内衬的不锈钢罐中，并装入渗碳后的不锈钢球，其中大中小球直径分别为14mm、12mm和8mm，大中小球及物料料比为6:8:8:1。装罐后送入旋转式高温能量球磨机，抽真空后氩气保护。
S3、将旋转式高温能量球磨机的温度升至600℃，转速为40r/min，球磨6h。
S4、球磨后将物料压制为圆柱，压力为60MPa，然后在600℃氩气气氛下烧结8h后得到铝基石墨烯复合材料。
对得到的铝基石墨烯复合材料的性能进行测试，铝基石墨烯复合材料的抗拉强度为280.24MPa，导电率为41％IACS。
实施例5
S1、制备氧化石墨烯粉体，具体包括如下子步骤：
S11、配混酸200ml，浓硫酸(98％)：浓磷酸(85％)＝10：1，放入干净干燥的烧杯中，待用；称取15g高锰酸钾，待用。
S12、取2g鳞片状石墨置于反复洗刷干净干燥的500ml大烧杯中，将上述混酸慢慢沿杯壁倒入盛有石墨的烧杯中，得到混合物料，待用。
S13、将上述混合物料置于已经预先加热到50℃的磁力搅拌油浴锅中，并开始慢慢加入高锰酸钾，反应8h，得到预混石墨溶液。
S14、在50℃加热搅拌情况下向预氧化石墨溶液中加入稀释之后的双氧水，直至溶液颜色由黑色变成略带紫色最后到亮黄色且不再产生气泡为止，继续维持体系温度在50℃，搅拌3小时后冷却至室温，得到预氧化石墨溶液。
S15、缓慢加水稀释，经多次离心洗涤至pH在6-7范围内，在500W功率下进行超声处理，得到氧化石墨烯悬浮液。
S16、对氧化石墨烯悬浮液再经离心获得沉淀物，并在70℃下真空干燥后研磨，得氧化石墨烯粉体。
S2、在铝粉中加入0.5wt％的氧化石墨烯，装入有石墨内衬的不锈钢罐中，并装入渗碳后的不锈钢球，其中大中小球直径分别为14mm、12mm和8mm，大中小球及物料料比为6:8:8:1。装罐后送入旋转式高温能量球磨机，抽真空后氩气保护。
S3、将旋转式高温能量球磨机的温度升至600℃，转速为50r/min，球磨6h。
S4、球磨后,将物料压制为圆柱，压力为60MPa，然后在600℃氩气气氛下烧结12h后得到铝基石墨烯复合材料。
对得到的铝基石墨烯复合材料的性能进行测试，铝基石墨烯复合材料的抗拉强度为276.37MPa，导电率为42％IACS。
为了比对采用本申请中利用旋转式高温能量球磨机在高温场与机械力共同作用下对复合材料的性能提成效果，在此提供如下几个对比例，具体如下：
对比例1
本对比例1与实施例1的区别主要在于，在步骤S2和S3中，并不采用旋转式高温能量球磨机，而是装罐后直接送入普通的只有球磨功能的球磨机中在常温下进行球磨即可，球磨完成后再步骤S4中。对于铝粉与氧化石墨烯的量、研磨球的量、球磨转速和球磨时间都和步骤S2和S3中参数一样。同时步骤S1和S4的参数都一样，最终制得铝基石墨烯复合材料。
然后对对比例1中得到的铝基石墨烯复合材料的性能进行测试，铝基石墨烯复合材料的抗拉强度为166.28MPa，导电率为41％IACS。可以看出，与实施例1中制得的铝基石墨烯复合材料的性能相比，抗拉强度和导电率都远不如实施例1中的材料性能。
对比例2
本对比例2与实施例2的区别主要在于，在步骤S2和S3中，并不采用旋转式高温能量球磨机，而是装罐后直接送入普通的只有球磨功能的球磨机中在常温下进行球磨即可，球磨完成后再步骤S4中。对于铜粉与氧化石墨烯的量、研磨球的量、球磨转速和球磨时间都和步骤S2和S3中参数一样。同时步骤S1和S4的参数都一样，最终制得铜基石墨烯复合材料。
然后对对比例2中得到的铜基石墨烯复合材料的性能进行测试，铜基石墨烯复合材料的抗拉强度为216.25MPa，导电率为40％IACS。可以看出，与实施例2中制得的铜基石墨烯复合材料的性能相比，抗拉强度和导电率都远不如实施例2中的材料性能。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明做其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属基石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备氧化石墨烯粉体；
S2、向所述氧化石墨烯粉体中加入金属粉末后一起放入球磨罐中，并向所述球磨罐中装入研磨球，然后将所述球磨罐送入旋转式高温能量球磨机中，并对所述旋转式高温能量球磨机进行抽真空后采用不与所述金属粉末反应的惰性气体保护；
S3、将所述旋转式高温能量球磨机升温至所述金属粉末的熔点以下300℃以内，并保温5～8h；
S4、将步骤S3保温结束后得到的物料进行压制成型，然后在不与所述金属粉末反应的惰性气体氛围保护下进行烧结，得到金属基石墨烯复合材料。
2.如权利要求1所述的金属基石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，
在步骤S2中，所述金属粉末为铜粉、铝粉或者镁粉中的一种。
3.如权利要求1所述的金属基石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，
在步骤S2中，所述氧化石墨烯粉体的质量占所述氧化石墨烯粉体和金属粉末的总质量的百分比为0.5～2wt％。
4.如权利要求3所述的金属基石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，
在步骤S2中，所述研磨球分为大球、中球和小球三种类型，且所述大球、中球和小球的直径分别为12～16mm、10～14mm、6～10mm，所述大球、中球、小球与球磨罐中所加入的总物料的质量比为4～8：6～10：6～10：1。
5.如权利要求1所述的金属基石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，
在步骤S3中，所述旋转式高温能量球磨机的转速为40～50r/min。
6.如权利要求1所述的金属基石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，
在步骤S4中，所述压制成型时的压制压力为40～60Mpa，烧结温度为所述金属粉末的熔点以下100℃以内，烧结时间为6～12h。
7.如权利要求1-6任一项所述的金属基石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中包括如下子步骤：
S11、将浓硫酸和浓磷酸进行混合，得到混合酸溶液；
S12、向所述混合酸溶液中加入石墨，混合后得到混合物料；
S13、向所述混合物料中加入高锰酸钾，并加热搅拌，得到预混石墨溶液；
S14、在所述预混石墨溶液中加入双氧水，并继续加热搅拌，然后冷却至室温，得到预氧化石墨溶液；
S15、对所述预氧化石墨溶液进行加水稀释并离心洗涤至中性，再经超声处理后得到氧化石墨烯悬浮液；
S16、对步骤S5中得到的氧化石墨烯悬浮液进行离心分离，并对得到的沉淀物进行真空干燥和研磨，得到所述氧化石墨烯粉体。
8.如权利要求7所述的金属基石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，
在步骤S11中，所述浓硫酸与所述浓磷酸按照体积比为5～10:1进行混合；
在步骤S12中，所述混合酸溶液与所述石墨按照液固比为200ml:1～2g进行混合。
9.如权利要求8所述的金属基石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，
在步骤S13中，所述高锰酸钾与步骤S2中加入的石墨的质量之比为5～10:1，加热温度为40～70℃，加热时间为5～10h；
在步骤S14中，在步骤S13的加热搅拌条件下向步骤S3中的溶液中加入双氧水后，直至溶液的颜色最终变成亮黄色且不再产生气泡为止，并继续维持体系温度在40～70℃，并搅拌2～4h。
10.如权利要求9所述的金属基石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，
在步骤S15中，所述超声处理的功率为500～800W，所述真空干燥的温度为70～90℃。
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